الشبكة اليمنية للعلوم والبيئة (يمن ساينس) موقع يهتم بأخبار العلوم والتكنولوجيا والصحة والبيئة والسكان
مقالات مشابهة
التقنية قد تفتح آفاقًا لفهم ميكانيكا الكم عبر موجات ضوئية لا تحتاج طاقة جهدية
في إنجاز علمي قد يسهم في تبسيط دراسة الظواهر الكمومية، طور فريق من الباحثين بقيادة البروفيسور تشيوان تشان محاكيًا فوتونيًا مكانيًا-زمانيًا قادرًا على إعادة إنتاج سلوك معادلة شرودنغر في حالة خالية من الجهد، مستخدمين موجات ضوئية مصممة بدقة غير مسبوقة.
خلفية علمية
منذ أن اقترح الفيزيائي ريتشارد فاينمان في ثمانينيات القرن الماضي فكرة محاكاة الأنظمة الكمومية المعقدة بأنظمة أبسط، سعى العلماء لتطوير تقنيات تسمح بفهم الظواهر الكمومية دون الحاجة إلى التجارب عالية التكلفة أو الصعوبة. وتُعد معادلة شرودنغر حجر الأساس في وصف سلوك الجسيمات على المستوى الكمومي، حيث تحدد كيف تتغير حالاتها بمرور الوقت.
كيف يعمل المحاكي الجديد؟
اعتمد الباحثون على تقنية رياضية تعرف بـ”التخطيط العكسي بالتماثل” لتحويل الأشكال الهندسية المعقدة إلى أشكال أبسط يمكن التحكم بها. وبالاستعانة بـ”الهولوجرام الزماني-المكاني”، صمم الفريق أشكالًا ضوئية ذات تماثل كروي تتحرك بطريقة ثابتة في الفضاء والزمان دون الحاجة إلى طاقة جهدية خارجية.
هذه الموجات الضوئية الفريدة تحاكي بدقة الحالات التي تصفها معادلة شرودنغر الخالية من الجهد، ما يسمح بدراسة سلوك الأنظمة الكمومية باستخدام الضوء بدلًا من الجسيمات المادية.
أهمية الإنجاز
يرى العلماء أن هذه التقنية قد تفتح المجال لتطبيقات واسعة في البصريات الكمومية ودراسة التفاعلات بين الضوء والمادة، كما يمكن أن تمهد لتطوير أدوات جديدة في مجالات الحوسبة الكمومية والاتصالات الآمنة.
ويقول البروفيسور تشان: “ما يميز هذا العمل هو أننا نستخدم الضوء نفسه ليحاكي سلوك الجسيمات الكمومية، وهذا يمنحنا وسيلة قوية وآمنة لفهم الفيزياء الأساسية.”
آفاق مستقبلية
رغم أن التجربة تظل محاكاة وليست إعادة إنتاج فعلية لحالات كمومية حقيقية، فإنها تمثل خطوة مهمة في مسار البحث عن طرق مبتكرة لفهم العالم المجهري. ويبقى التحدي المقبل هو توسيع نطاق هذه المحاكاة لتشمل أنظمة أكثر تعقيدًا، وربطها بتطبيقات عملية خارج حدود المختبرات.
